大气压非平衡等离子体射流

摘要：

大气压非平衡等离子体射流(APNP-Js)的显著优点是可以在开放空间内而非狭窄放电间隙内(如介质阻挡放电)产生非平衡等离子体,APNP-Js已成为低温等离子体应用领域的1项新型关键技术.为此,首先从驱动电源的角度出发,分别介绍了直流、交流、射频、微波、脉冲和双电源驱动的几种典型APNP-Js.其次比较了不同电源驱动的APNP-Js特性,发现在消耗功率相同的情况下,脉冲驱动模式下的APNP-Js长度更长,APNP-Js推进速度更快,活性粒子数密度更高,而气体温度则保持在常温.再次进一步分析了电源参数对APNP-Js的影响,①随着频率从1 Hz上升至射频范围,APNP-Js长度总体变短,APNP-Js推进形状由“等离子体子弹”转变为连续柱状;②随着脉冲上升沿从几μs降低至50 ns,不仅APNP-Js推进速度加快,而且APNP-Js长度增加,电子温度更高,活性更强;③通过比较正负极性电压驱动的APNP-Js特性,发现负极性APNP-Js长度更短,APNP-Js推进速度更慢,射流携带电流更小,但等离子体通道中电场强度更高.最后讨论了驱动电源特性与APNP-Js参数之间的关系,并对APNP-Js面临的一些关键问题和发展方向进行了展望,如利用最少的电源功率来驱动APNP-Js以获得最高的活性粒子数密度、电源输出能量耦合进等离子体后如何分配优化等.

关键词：大气压非平衡等离子体、等离子体射流、脉冲放电、活性粒子、等离子体医学、驱动电源、气体放电

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分类号：U46;TN2

资助基金：国家自然科学基金51077063,51277087,51477066;中国高等教育博士点基金20100142110005;华中科技大学研究生创新基金0109070085.Project supported by National Natural Science Foundation of China51077063,51277087,51477066;Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China20100142110005;Graduate Innovation Foundation of Huazhong University of Science and Technology0109070085

在线出版日期：2015-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共23页

页码：2602-2624